package com.imooc.maxHeap;

import com.imooc.array.Array;

/**
 * 最大堆，完全二叉树，父亲节点一定大于等于孩子节点，层级低的节点不一定比层级高的节点值大
 * @param <E>
 */
public class MaxHeap<E extends Comparable<E>> {

    private Array<E> data;

    public MaxHeap(int capacity) {
        data = new Array<>(capacity);
    }

    public MaxHeap() {
        data = new Array<>();
    }

    /**
     * heapify，时间复杂度降低到 O(n)
     * @param arr
     */
    public MaxHeap(E[] arr) {
        data = new Array<>(arr);
        for(int i = parent(data.getSize() - 1); i >=0; i--) {
            siftDown(i);
        }
    }

    /**
     * 查看元素个数
     * @return
     */
    public int size() {
        return data.getSize();
    }

    /**
     * 查看是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty() {
        return data.isEmpty();
    }

    /**
     * 查找父亲节点的索引
     * @param index
     * @return
     */
    private int parent(int index) {
        if(index == 0)
            throw new IllegalArgumentException("index-0 doesn't have parent.");
        return (index - 1) / 2;
    }

    /**
     * 查看左孩子的索引
     * @param index
     * @return
     */
    private int leftChild(int index) {
        return index * 2 + 1;
    }

    /**
     * 查看右孩子索引
     * @param index
     * @return
     */
    private int rightChild(int index) {
        return index * 2 + 2;
    }

    /**
     * 添加元素
     * @param e
     */
    public void add(E e) {
        data.addLast(e);
        siftUp(data.getSize() - 1);
    }

    private void siftUp(int k) {
        while(k > 0 && data.get(parent(k)).compareTo(data.get(k)) < 0) {
            data.swap(parent(k), k);
            k = parent(k);
        }
    }

    /**
     * 获取最大值
     * @return
     */
    public E findMax() {
        if(data.getSize() == 0)
            throw new IllegalArgumentException("Heap is empty.");
        return data.get(0);
    }

    /**
     * 取出堆中最大元素
     * @return
     */
    public E extractMax() {
        E e = findMax();
        data.swap(0, data.getSize() - 1);
        data.removeLast();
        siftDown(0);
        return e;
    }

    private void siftDown(int k) {
        while(leftChild(k) < data.getSize()) {
            int j = leftChild(k);
            if(j + 1 < data.getSize() && data.get(j + 1).compareTo(data.get(j)) > 0)
                j++;
            if(data.get(k).compareTo(data.get(j)) >= 0)
                break;
            data.swap(k, j);
            k = j;
        }
    }

    /**
     * 取出堆顶元素，并替换
     * @param e
     * @return
     */
    public E replace(E e) {
        E ret = findMax();
        data.set(0, e);
        siftDown(0);
        return ret;
    }
}
